机械液压系统的可靠性探究

机械液压系统的可靠性探究

摘要：机械液压系统采用模块体系、中控技术、新材料等新技术后，既提升了

机械液压系统的功能性，也扩大了应用范围。在工程机械巨型化、智能化、模块

化发展的今天，机械液压系统已成为工程机械的核心系统，其可靠性和稳定性成

为制造企业和设计单位的关注焦点，关系着产品整体的功能性和耐久性。机械液

压系统是工业产品中常用的一种重要系统。随着现代化机械工程技术的快速发展，有些机械液压系统利用液压回路的特性与计算机系统的有机结合，有效提高了机

械设备的节能效果和运行效率。这在很大程度上提高了机械元件的智能化和自动化。文章分析了机械液压系统设计控制的相关内容，阐述了机械液压系统的可靠

性设计，为日后的工作提供参考。

关键词：机械；液压系统；可靠性

引言

近2年因产业结构转型导致经济出现疲软迹象，促使传统的能源需求转向新

能源开发，也使得新领域的技术研发得到重视。例如，在进行机械液压系统可靠

性优化设计过程中，需要全方位考虑整个系统的综合运行状态及节能情况，并按

照标准要求来保证系统的安全与可靠运行。

1机械液压系统的组成

（1）动力元件。它能够将原动机的机械能转换成液体的压力能，保障整个液压系统的工作动力。（2）执行元件。主要作用是将液体的压力转换为机械能，

利用机械能驱动负载机械设备作直线往返运动或者回转运动。（3）控制元件

（各种液压阀）。它在液压系统中主要是控制和调节液体的压力、流量和方向。

根据控制方式不同，液压阀又分为开关式控制阀、定值控制阀和比例控制阀3种。（4）辅助元件。主要是对机械液压设备起辅助保护等作用的机械元件，如油箱、滤油器油箱、滤油器、油管及管接头、密封圈、快换接头、高压球阀、胶管总成、测压接头、压力表、油温计等。由于种类和功能较多，在进行维修时，需根据具

体的型号等选择好相关元件。（5）液压油。由于机械液压系统中液压油的选择

也是多种多样的，因此必须根据实际情况来正确选择液压油，这是保证设备正常

运行的基础。

2机械液压系统设计中应注意的控制要点

2.1做好机械液压系统结构控制

机械液压系统的结构越来越复杂，设计中要考虑多泵运行、多回路供油、外

部影响等多重因素，强化对系统的结构性控制。设计中要根据设定的输出功率、

动力源最大输出、功率结构性损耗、回路功率利用率等重要参数，确定机械液压

系统的基本参数，通过结构上的控制，有效提升机械液压系统的实际输出和转换

效率，有效解决机械液压系统的恒功率缺陷，构建机械液压系统的开放性体系，

将通信技术、计算机技术融合在系统中，全面优化系统结构，实现对系统结构的

逻辑控制，提升机械液压系统的总体稳定性与可靠性。

2.2做好机械液压系统工作特性覆盖设计

工作特性覆盖是机械液压系统常规设计的基本部分，要立足于机械液压系统

的最大功率设计和系统工作的稳定性，有效平衡动力源与负载的相关函数和参数，保障机械液压系统的稳定运行，使其适应各类工作环境和条件。机械液压系统的

常规设计要充分考虑系统与整个工程产品的生产实际，要研究系统的最大功率和

最佳输出方式，确定机械液压系统的最佳工作模式，提高工作特性的覆盖范围。

在具体的常规设计中，应做好油路、电路、控制回路的设计，重点强化机械液压

系统工作特性，突出液压执行元件、液压动力元件、液压控制元件、传感器、控

制器等主要部件的功能化设计，有效扩大机械液压系统的工作覆盖范围，实现机

械液压系统的稳定性和可靠性。

2.3做好机械液压系统动力特性设计

机械液压系统的动力一般由电动设备或燃油（气）设备提供，必须重点做好

系统的动力设计，特别是原动力的特效控制和设计工作。设计人员必须掌握系统

的设计思路与意图，理解机械液压系统的动力原理和工作原理，科学配设机械液

压系统、动力源装置、回路等各子系统，全面提升机械液压系统的动力利用率和

安全性，尽量使用成熟结构为系统提供原动力。动力特性设计工作还要考虑特殊

运行和恶劣运行环境，有效提升动力设备对特殊环境的适应力，实现机械液压系

统的连续、稳定和可靠运行。

3机械液压系统的可靠性设计

3.1电液比例减压阀设计

电液比例减压阀设计的重点是精度和速度控制。与普通液压阀相比，虽然机

械液压系统的应用功能更加完整，但是，存在信号不足的情况，这会直接影响比

例阀的驱动。因此，在机械液压系统可靠性设计中，对于电液比例减压阀，要安

置配套的电子放大器，增强控制器的输出信号。同时，机械液压系统为了保持恒

定的电磁引力，要根据比例磁铁恒定气隙计算电流平均值。为了保证负载力和电

磁力的平衡性，应充分发挥电液比例阀结构简单、响应速度快等优点，优化斩波

频率、线圈电阻、灵敏度、重复精度、滞环、线圈电阻、电源和最大流量等基本

参数。

3.2做好机械液压系统主油泵设计

主油泵是机械液压系统实现功能的基本装置，设计主油泵时，要确定控制方式、泵体结构方式、油泵工作方式等相关参数，以便有效控制出口状态、链接方式，进而有效确保主油泵的可靠性，实现机械液压系统的连续、稳定与安全运行。主油泵设计要确定辅助结构、侧支线路的连接方式和吸油线路，进而稳定主油泵

的运行状况，保障主油泵功能的稳定性和可靠性，保障机械液压系统整体运行安全。主油泵设计要考虑温度控制，要通过PLC、中控设备、功能继电器等保障主

油泵的温度稳定，以导油、通电、冷却等方式实现对主油泵、油液温度的全面调

节和控制。主油泵设计还要考虑空腔吸油产生的油泵运行连续性和安全性问题，

要在主油泵体系中设置蓄能器、溢流阀、齿轮泵等关键设备和装置，全面控制油

泵的压力和流量，防止出现主油泵空腔吸油问题，进而稳定主油泵的压力、排量

和温度，提升机械液压系统的可靠性。

3.3硬件设计

机械液压系统硬件设计的关键就是控制器，以模拟量方式有效控制机械液压

系统的逻辑，接着正确处理和运算数据，设定电位计输出信号的转速，然后经过

处理输入控制器。模式转换信号、压力开关信号可以直接进入输入控制器。结合

控制器的运行状态，对信号进行统计处理，利用功率、光电隔离和分频方法，经

过转速传感器、发动机和比例阀的处理，最后输入控制器。控制器是整个机械液

压系统电控部门的关键元件，它直接决定了硬件系统的使用性能。对于内部CPU

模块，最好设置微处理器，降低机械液压系统的运行功耗，确保其安全性和实用性。同时，控制器必须满足抗电磁干扰、防震、防水、耐高温等需求，设计1个CAN-BUS总线接口、1个模拟量输出点、3个开关量输出点、2个转速输入点、6